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本发明公开了一种碳包覆金属纳米颗粒负载PVDF膜及其制备方法和应用,其是首先合成碳包覆金属纳米颗粒,然后将其与聚偏氟乙烯粉末、有机添加剂和分散介质混合、搅拌得到铸膜液,再经溶液相转化法获得目标产物。本发明的碳包覆金属纳米颗粒负载PVDF膜可高效矿化水体中的有毒有机污染物,降解率高;构建催化膜反应器进行催化降解有机污染物反应,基于膜孔结构的微纳分离作用,阻断大分子有机污染物透过,起到截留作用,提高降解的转化率和选择性,解决了金属纳米颗粒易团聚、流失的技术问题,避免对水体造成潜在的二次污染;且制备方法具有成本较低、工艺简单、结构可控、可操作性强、易于产业化应用等优点。